Як визначити вагу тіла


 

Вага тіла — це сила, з якою воно давить на опору або підвіс під дією гравітаційного тяжіння. У стані спокою вага тіла дорівнює силі тяжіння і обчислюється за формулою P = gm. У побуті часто вживають неправильне визначення поняття «вага», вважаючи його аналогічним поняттю «маса». Наприклад, говорячи про людину: «він важить 80 кілограмів». Насправді, вага цієї людини складав би приблизно 9,81 * 80 = 784,8 Н (ньютонів).



Інструкція

  1. Як відомо, третій закон Ньютона говорить: «Сила дії дорівнює силі протидії». Тобто у вашому випадку та сила, з якою тіло діє на опору або підвіс, повинна дорівнювати силі реакції цієї опори або підвісу. Припустимо, якесь тіло масою m знаходиться на нерухомій опорі. В даному випадку, сила реакції опори N чисельно дорівнює силі тяжіння тіла (його вагою). Отже, вага дорівнює gm.
  2. А якби опора не була нерухома? Ось характерний приклад: людина зайшла в ліфт, натиснув кнопку вишерасположенного поверху. Ліфт поїхав вгору, і людині відразу здалося, ніби його тіло стало важче. Чому так відбувається? У кабіні ліфта знаходиться тіло масою m. Воно стало рухатися вгору з прискоренням a. При цьому сила реакції опори (підлоги кабіни ліфта) дорівнює N. Чому дорівнює вага тіла?
  3. Згідно з другим законом Ньютона, будь-яка сила, що діє на тіло, може бути представлена, як добуток величин маси цього тіла і прискорення, з яким воно рухається. При русі вертикально вгору, з урахуванням того, що вектори прискорень g і a спрямовані в протилежні сторони, виходить: mg + N = ma, або mg + ma = N. Звідси випливає, що N = m (g + a). А оскільки вага Р чисельно дорівнює реакції опори N, то в цьому випадку: P = m (g + a).
  4. З вищевказаної формули легко зрозуміти, чому при русі в ліфті вгору людині здається, ніби він став важчим. Зрозуміло, чим більше буде прискорення a, тим більше буде і вага тіла Р. А якщо ліфт рухатиметься не вгору, а вниз? Розмірковуючи точно таким же чином, ви отримаєте формулу: N = m (g — a), тобто, вага Р = m (ga). Неважко зрозуміти, чому при русі вниз людині здається, ніби він став легше. І чим більше прискорення a, тим менше буде вага тіла.
  5. А що станеться, якщо прискорення a практично зрівняти із прискоренням вільного падіння g? Тоді виникне стані невагомості, добре знайоме космонавтам. Адже тоді вагу тіла P = m (gg) = 0.